Расчет трубы: формулы для самостоятельного расчета веса, толщины, прочности и площади поверхности стальной трубы

Добавить в закладки

Одним из навыков, необходимых для качественной и быстрой замены труб в домашних условиях, является точное определение их диаметра с помощью подручных средств.

Прежде чем производить измерения, следует понять, в каких единицах они производятся. Общепринято, что диаметр труб всегда измеряется в дюймах (1 дюйм = 2,54 см).

Будь то проблемы с сантехникой или водопроводом в ванной комнате или же неполадки с водоснабжением на кухне, знание о том, как определить диаметр трубы с помощью подручных средств, будет как нельзя кстати.

Конечно же, существуют специальные инструменты для замера, такие как линейка-циркометр, лазерный измеритель и т.д. Но все может быть намного проще.

Прежде чем производить измерения, следует понять, в каких единицах они производятся. Общепринято, что такие значения всегда измеряются в дюймах (1 дюйм = 2,54 см), а типоразмер, например, изделия из стали чаще всего равен 1 или 0,5 дюйма. К слову, диаметры пластиковых, стальных и металлопластиковых деталей разнятся.

Следующим шагом будет выбор измеряемого значения. Наружный — более важный, т.к. именно по нему производится установка резьб и резьбовых соединений. Этот диаметр напрямую зависит от толщины стенок трубы. Размеры толщины стенок определяются разностью внешнего и внутреннего диаметра данной трубы.

Зачем нужно рассчитывать трубы

В большинстве моментов есть потребность в том, чтобы заранее рассчитывать размеры и пропорции труб. Это может понадобиться для хорошего коммуницирования с остальными системами.

Строителям важно ориентироваться на это:

• Насколько проходимы;
• Потеря тепла;
• Сколько утеплителей;
• Сколько материалов противокоррозийных;
• Насколько шероховаты трубы.

Расчет размеров труб

Чтобы точно и безошибочно всё рассчитать важно прежде всего измерить эти показатели:

• Из чего сделаны трубы;
• Какое сечение;
• Чему равны диаметры;
• Насколько толсты стенки;
• Какой длины.

Некоторые из этих данных написаны на сертификационном документе труб, в справочных материалах или ГОСТе.

Метрические и дюймовые единицы измерения

Перед тем, как померить величину сортамента, следует принять во внимание, что технологические особенности прокладки и проведения расчетов при работе со стальными и пластиковыми магистралями различные.

По этой причине необходимо вначале получить понятие о типоразмерах трубопрокатных материалов для трубопроводов, и уже затем замерять их. Без этих знаний определить размер сортамента в миллиметрах или дюймах невозможно.

Стальной трубопрокат, прежде всего, определяют по внутреннему показателю объема измеряемого в дюймах. В соответствии с этими единицами можно встретить названия «дюймовые» и «полудюймовые» трубопрокатные материалы. Один дюйм равняется 25,4 мм, а его половина соответственно определяется как 12,7 мм.

Замерять наружный диаметр сантехники не спешат. Часто монтаж можно произвести и без него. Замерить эту величину нужно в тех случаях, когда надо померить магистраль, скрепляемую стыками на резьбовом соединении.

Обычно она нарезается на внешней части трубного изделия, и ее величина зависима от размеров стенки трубного изделия. При этих действиях следует запомнить, что если померить трубы с разными внутренними показателями объема, то размер стенки будет различным.

Чтобы проще измерить и подсчитать количество нужных материалов для трубопровода, можно применить специальную систему резьбы для показателя внешнего объема трубопрокатных изделий. От привычного показателя, который можно замерить в мм эти величины отличаются.

Чтобы правильно определить величину трубных изделий в миллиметрах или узнать их габариты в дюймах, нужно принять во внимание следующую информацию.

Например, если диметр метрической резьбовой накатки, обозначенный М16, то трубное изделие имеет наружный объем в 16 мм. В варианте с трубной резьбой все это отличается. В дюймах эти расчеты немножко другие.

Диаметр снаружи у полудюймового изделия не достигает 21 миллиметра, и ее резьбовая накатка такая же по габаритам. А название «полудюймовая», это изделие имеет из-за показателя объема внутри. В дюймах эта величина обозначается — ½. Чтобы легче было переводить дюймы в мм, рекомендуют пользоваться специальными таблицами.

Расчет диаметра с объемом

Формулы для расчета простые и изучаются уже в школе. Для того, чтобы узнать диаметр трубы, нужно в первую очередь высчитать окружность. На помощь придет сантиметровая линейка.

Если её нет, можно обернуть трубу обычной ниткой и потом, используя линейку, измерить длину.

Формула длины окружности:

• L=п*D,
• L — знак длины окружности;
• п — знак постоянного числа ПИ (3,1415);
• D — знак диаметра окружности.

Изменив немного формулу можно рассчитать диаметр трубопровода:

• D=L/п

После измерения толщины труб, можно запросто выяснить внутренний диаметр. Нужно всего лишь у числа диметра внешней стороны отнять толщину, умноженную на два.

Приступая от слов к делу

Чтобы правильно осуществить измерение обоих диаметров, следует учитывать особенности всех способов замера, ведь каждый из них подходит для разных условий.

Чтобы правильно осуществить измерение обоих диаметров, следует учитывать особенности всех способов замера, ведь каждый из них подходит для разных условий.

Одним из методов является измерение окружности детали путем обворачивания ее сантиметровой лентой или рулеткой. Затем полученное значение нужно разделить на число Пи (3,14).

Нам понадобится:

• линейка;
• штангенциркуль;
• рулетка (лента сантиметровая).

Если доступ к участку детали не затруднен и измерить его можно до монтажа, то наиболее простым способом будет использование линейки или рулетки. Внешний диаметр определяется путем накладывания линейки к самой широкой части трубы и отсчитыванием от первой наружной точки на шкале деления к последней.

Возможны случаи, когда замеры уже указаны в дюймах (импортные поставки). Для перевода в сантиметры размер умножают на 2,54, а для обратного перевода в дюймы — на 0,398.

Существует и другой способ по определению внутреннего диаметра в случае, если труба прямодоступна. Штангенциркулем или линейкой замеряются стенки по срезу, а затем полученное показание вычитают из замеров наружного диаметра и умножают на 2.

Если же прямого доступа к требуемому участку нет? Одним из методов является измерение окружности детали путем обворачивания ее сантиметровой лентой или рулеткой. Затем полученное значение нужно разделить на число Пи (3,14). Таким образом мы можем узнать внешний диаметр трубы. Данный способ подходит также, если длины штангенциркуля или линейки недостаточно.

Существует способ определения внешнего диаметра, исключающий всяческие вычисления, но только для тех деталей, у которых он составляет не более 15 см. Для этого понадобится измерить показания с помощью одного только штангенциркуля, по шкале которого и отсчитываются правильные результаты.

Одним из наиболее неординарных способов является сравнение значений трубы с каким-либо предметом, фотографирование и дальнейшее распознавание измерений. Возьмите линейку или любой предмет, длина которого уже заранее известна (монетка) и поднесите к измеряемому участку, после чего сделайте снимок. Дальнейшее масштабирование на компьютере поможет определить точные размеры внешнего диаметра. Данный способ идеально подойдет, если подобраться к измеряемому участку невозможно или же крайне затруднительно.

Представьте, что вы собрались покрасить подведенные к вашему дому газовые трубы. Сколько понадобится краски? Одна или две банки? Как правило, на емкостях с краской пишут, на покрытие какой площади рассчитано это количество краски. Значит, чтобы точно определиться с тем, сколько банок краски брать, нужно рассчитать площадь газовых труб.

Представьте, что вы собрались покрасить подведенные к вашему дому газовые трубы. Сколько понадобится краски? Одна или две банки? Как правило, на емкостях с краской пишут, на покрытие какой площади рассчитано это количество краски.

Вам понадобится

• — рулетка;
• — штангенциркуль;
• — крепкая нитка;
• — калькулятор.

Инструкция

Для расчета площади трубы круглого сечения узнайте длину этой трубы в погонных метрах. Также для расчета понадобится наружный диаметр трубы.

Рассчитайте величину наружного диаметра газовой трубы. Выполнить это можно двумя способами. Первый способ – измерьте наружный диаметр газовой трубы с помощью штангенциркуля. Для этого раздвиньте губки этого измерительного инструмента и приложите его к трубе так, чтобы труба оказалась между губками штангенциркуля. Затем сдвиньте губки измерительного инструмента: они должны плотно обхватывать газовую трубу. Посмотрев на измерительную шкалу, определите внешний диаметр трубы. Второй способ – обхватите трубу плотной нитью. Затем измерьте рулеткой длину окружности трубы. Подставив значение в формулу D = L / Пи, где L – длина окружности трубы, Пи = 3,14 (число «пи»), рассчитайте величину внешнего диаметра газовой трубы. Переведите полученный показатель в

Водопроводные, отопительные, канализационные, дымоходные, обсадные, медные, стальные, пластиковые, металлопластиковые, узкие, широкие — трубы разного назначения из различных материалов окружают нас повсюду. Необходимость проложить новые коммуникации или заменить старые возникает и во время строительства дома, и при текущем ремонте. Составляя проект предстоящих работ, не помешает вооружиться калькулятором, чтобы провести расчет веса трубы, ее массы, объема и прочих параметров.

Расчет сечении труб

Перед выяснением, надо узнать площадь окружности. Но важно учитывать разницу диаметра снаружи и толщины стенки.

Формула для расчета площади:

• S=п*R²,
• S — знак площади;
• п — знак ПИ (3,1415);
• R — знак радиуса.

Если для расчета используются значения диаметра снаружи, толщина, стоит взять эту формулу:

• S=п*(D/2-T)²,
• S — знак площади сечения;
• п — знак ПИ (3,1415);
• D — знак диаметра снаружи;
• T — знак толщины.

Если же величина диаметра снаружи трубы равна 3 метрам, толщина 15 миллиметров. В первую очередь нужно всё согласовать, то есть миллиметр преобразовать в метр. Получается, что толщина равна 0,015 метрам.

Дальше нужно применить формулу для расчета:

• S=3,141*(3/2-0,015м)²=4,66м²
• Получается, что сечение труб равняется 4,66 м2.

То, насколько точными будут вычисления, зависит от числа «пи». Но в процессе строительстве нет нужды рассчитывать все точно. Число «пи» можно принять как 3,141. А конечное число нужно сократить до двух цифр после запятой.

Составление проекта

Проектная документация отопительного контура выполняется с соблюдением общих требований. Точки входа и выхода с газового котла считаются основными. Изначальный отрезок трубопровода даже при применении полипропиленовой трубы выполняют из металла (примерно 1,5 м. от точки выхода) до первого разветвления системы.

Затем выполняется разводка всей ветки пластиковых или полипропиленовых труб. При этом сечения зависят от протяженности, но обычно каждое следующее ответвление делают меньшего размера, чем предыдущее. Схематичность подсоединения системы труб с охлаждающей жидкостью та же самая, только подводится ко входному отверстию отопительного котла.

Расчет внутреннего объема

Для данного вида расчета необходимо знать площадь окружности, исходя из внешнего диаметра.

Находится эта площадь по следующей формуле:

• S=п*R² или же S=п*(D/2)²,
• S — знак площади;
• п — знак ПИ (3,1415);
• D — знак наружного диаметра.

Полученное число необходимо умножить на длину отрезка. Таким образом находится объем, который выражают метрами в кубе.

Формула расчета же выглядит вот таким образом:

• V=S*H:
• V — знак объема;
• S — знак площади;
• H — знак длины отрезка.

Если есть труба, внешний диаметр которого равен 55 сантиметрам, а длина 3 метрам, можно легко измерить объем. Сначала необходимо привести все значения к одной единице измерения, то есть в метры. 55 сантиметров превращаются в 0,55 метров.

Теперь осталось подставить имеющиеся значения в данную формулу и вычислить, используя калькулятор:

• S=п*(D/2)² = 3,141*(0,55/2)²=0,075‬м²

Осталось использовать вторую формулу:

• V=S*H = 0,075*3=0,226м³

Факторы, влияющие на выбор

На выбор труб влияет ряд факторов, среди них оптимальная температура и давление воды. Нужно правильно подобрать давление теплоносителя и температуру, выбирая автономное отопление. Какие значения будут использоваться, зависит от того, какой показатель теплопередачи у батарей.

Чугунные радиаторы имеют наименьший коэффициент теплопередачи, наиболее высокий же — у алюминиевых изделий. При температуре жидкости, не превышающей +75°C (наиболее оптимальный показатель), следует учитывать паспортную тепловую мощность при подсчете необходимого количества радиаторов и их секций. Но при постоянно меняющейся температуре воздуха на улице нужно делать регулировку подогрева теплоносителя таким образом, чтобы в помещении все время была комфортная температура, и не происходило излишнего расхода энергии.

Кроме температуры, для нормального функционирования необходимо контролировать в трубах давление и сделать расчет их подходящего диаметра. Давление 1,5-2 атмосферы является наиболее оптимальным. При его повышении до 3 единиц у всей схемы может произойти сбой в функционировании и могут возникнуть протекание и разрывы. Поэтому для периодической проверки давления в цепи при монтировании нужно оставлять свободный промежуток для установки манометров. Применяя расширительные баки, имеется возможность понизить напор.

Монтаж отопительной системы можно производить одно- и двухтрубной схемами. Чтобы в помещении было комфортно, наиболее подходящий вариант следует выбирать еще при составлении проекта.

Дешевле обойдется однотрубная разводка, но если цена не влияет на выбор и нужна высокая эффективность работы, тогда подойдет двухтрубная схема.

Расчет массы трубы

Данные о массе позволят узнать то, сколько средств понадобится вложить на перевозку труб. Масса находится в случае умножения объема на плотность вещества, из которого он изготовлен.

Чтобы провести все необходимые вычисления, нужно знать о нескольких важных данных о трубе:

• Из какого материала сделан;
• Чему равны внешний и внутренний диаметры;
• Насколько толстые стенки.

В начале вычисляется масса 1 погонного метра. А, чтобы узнать всю массу, полученное число умножают на общее кол-во погонных метров.

Собрав все нужные данные, стоит воспользоваться специальным калькулятором.

Проектируем водяной тёплый пол

Как было сказано выше – одним из основных показателей для проектирования греющей системы является плотность эффективного потока тепловой энергии, производимой 1 м2 ТП (g, Вт/м2) – удельная мощность теплого пола. Она должна полностью компенсировать теплопотери помещения – Q, Вт.

g=Q/F,

где F, м2 – полезная площадь пола, которая будет использована под отопление. Она принимается, как общая площадь помещения за вычетом мест, где будет установлена мебель, а также свободной зоны 20-30 см от стен и мебели.

Величина Q учитывает множество параметров, частично приведенных в предыдущем разделе. Для её точного вычисления можно пользоваться методикой предложенной в справочном пособии Е. Г. Малявиной «Теплопотери здания», требующей углубленного подхода. Однако на практике частнику проще будет принять некие усредненные величины теплопотерь типовых зданий. Например, комната 18 м2 с одной наружной стеной и окном, а также потолками до 3 м, будет иметь примерные теплопотери 1800 Вт. Данный показатель справедлив для расчета теплого пола в помещениях многоквартирного дома, построенного в умеренной климатической зоне. А вот для частного дома его уже придется увеличить в 1,2-1,5 раза. Также увеличиваются значения теплопотерь, если установлены большие окна, комната угловая, тонкие стены и т.д.

Удельная теплоотдача теплого пола должна находиться в определенных пределах. Ведь его перегрев приводит к дискомфорту жильцов, разрушению строительно-отделочных материалов. Так, максимальная температура поверхности напольного покрытия (tf, С) рекомендуется:

• + 29°С – для жилых помещений (спальни, гостиной, кабинета);
• + 33°С – для помещений с повышенной влажностью (санузла, кухни);
• + 35°С – для участков возле внешних стен.

Табличный подбор шага укладки трубопроводов

Зная плотность эффективного потока тепловой энергии (g, Вт/м2), тип используемого покрытия (его сопротивление теплопередаче – Rw, м2*ОС/ Вт или м2*К/Вт), рекомендуемую температуру поверхности пола для данного помещения (tf, С), а также градиент рабочих температур теплоносителя (tz/tp, С/С), можно по таблицам 1-3 подобрать шаг трубы (b, м).

Таблица 1.

Таблица 2.

Таблица 3.

Вычисляем количество и диаметр трубопроводов

Расчет длины трубы для теплого пола выполняем по формуле:

L=(F/M)*1,1+2*N, где

• L – искомая длина трубопровода, м;
• F – полезная площадь пола отапливаемого помещения, м2;
• b – шаг (частота прокладки) витков, м;
• N – расстояние от коллектора, расположенного на стене, до уровня пола, м;
• 1,1 – коэффициент запаса труб на повороты.

Расход трубы также можно прикинуть, воспользовавшись таблицей 4.

Таблица 4.

Профессиональный расчет теплого водяного пола также включает подбор внутреннего диаметра (D, м) трубопроводов. Он должен соответствовать целому ряду параметров таким, как гидравлическое сопротивление системы, техническим возможностям циркуляционного насоса, требуемым для прокачки объемам теплоносителя и другим. Тем не менее, практически для любой небольшой индивидуальной тепловой установки обогрева полов, можно смело брать, например, металлопластиковую трубу Ø 16 мм, у которой внутренний Ø 12 мм. При этом следует учитывать, что рекомендуемая длина отопительного контура в этом случае не должна превышать 100 м (максимум 120 м). Если же расчет трубы для теплого пола требует большего её метража, то тогда контур необходимо разбить на два и более.

Помимо металлопластика подойдут: медь, ПВХ, сшитый полиэтилен. Они обладают схожими гидравлическими параметрами, поэтому их диаметры подбираются аналогично.

Расчет площади поверхности снаружи

Иногда при строительстве нужно дополнительно утеплить трубы. Чтобы не ошибиться с размером теплоизолирующего материала, стоит провести вычисления, и узнать площадь поверхности труб.

На помощь придет данная формула:

• S=п*D*H, в котором:
• S — знак площади;
• П — знак постоянного числа ПИ (3,1415);
• D — знак диаметра;
• H — знак длины.

Пример — труба диаметром 36 сантиметров, а длина 6 метров. Как обычно, сначала нужно уравнять данные единицы измерения. 36 сантиметров становятся 0,36 метрами.

Осталось подставить в формулу данные, которые есть, и всё вычислить:

• S=п*D*H = 3,141*0,35*6=6,7кв.м.

Подходящая скорость жидкости, в зависимости от вида трубопровода

Прежде всего учитываются минимальные затраты, без которых невозможно перекачивать жидкость. Кроме того, обязательно рассматривается стоимость трубопровода.

При расчете, нужно всегда помнить об ограничениях скорости двигающейся среды. В некоторых случаях, размер магистрального трубопровода должен отвечать требованиям, заложенным в технологический процесс.

На габариты трубопровода влияют также возможные скачки давления.

Когда делаются предварительные расчеты, изменение давление в расчет не берется. За основу проектирования технологического трубопровода берется допустимая скорость.

Когда в проектируемом трубопроводе существуют изменения направления движения, поверхность трубы начинает испытывать большое давление, направленное перпендикулярно движению потока.

Такое увеличение связано с несколькими показателями:

• Скорость жидкости;
• Плотность;
• Исходное давление (напор).

Причем скорость всегда находится в обратной пропорции к диаметру трубы. Именно поэтому для высокоскоростных жидкостей требуется правильный выбор конфигурации, грамотный подбор габаритов трубопровода.

К примеру, если перекачивается серная кислота, значение скорости ограничивается до величины, которая не станет причиной появления эрозия на стенках трубных колен. В результате структура трубы никогда не будет нарушена.

Фото всех видов труб